信息技术基础复习重点08级专业Word下载.docx
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（1）雷达：
以感测与识别为主要目的；
（2）电视/广播系统：
单向、点到多点，以传递信息为主要目的；
（3）电话：
双向、点到多点，以信息交互为主要目的；
（4）银行：
以处理金融信息为主要目的；
（5）图书馆：
以信息收藏和检索为主要目的；
（6）因特网：
跨越全球、多功能信息处理系统。
现代信息技术的基础是微电子技术、通信技术和数字技术，以计算机及其软件为核心，包括通信、广播、计算机、微电子、遥感、自动控制和机器人等领域。
4.集成电路的概念与分类
（1）基本概念：
微电子技术是实现电子电路和电子系统超小型化及微型化的技术，以集成电路为核心。
集成电路在20世纪50年代出现，以半导体单晶体片作为材料，将大量晶体管、电阻等元器件及互连线构成的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路或系统。
现代集成电路使用的半导体材料主要是硅，也可以是化合物砷化镓。
（2）分类：
①根据集成度（单个集成电路所含电子元件的数目）分类：
小规模集成电路（SSI），<
100；
中规模集成电路（MSI），100～3000；
大规模集成电路（LSI），3000～10万；
超大规模集成电路（VLSI），10万～100万；
极大规模集成电路（ULSI），>
100万。
中、小规模集成电路一般以简单门电路或单级放大器为集成对象，大规模集成电路以功能部件、子系统为集成对象。
现代PC机中使用的微处理器（CPU）、主板芯片组和图形加速芯片（显卡的绘图处理器）都属于超大规模和极大规模集成电路。
②按照功能分类：
数字集成电路（门电路、存储器、微处理器、数字信号处理器）；
模拟集成电路（信号放大器、功率放大器）
③按照用途分类：
通用集成电路（微处理器和存储器）；
专用集成电路。
5.集成电路的发展趋势
（1）发展方向：
缩小门电路面积。
集成电路芯片上电路元件的线条越细，相同面积的晶片可容纳的晶体管就越多，功能就越强，速度也越快。
（2）发展速度：
Moore定律。
单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番。
（3）工艺水平：
2010年，18英寸晶圆0.07～0.05um工艺，但还达不到0.001um（即1纳米）工艺水平。
6.IC卡（集成电路卡）的分类
（1）按照集成电路芯片分类：
存储器卡，电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡；
CPU卡（智能卡），集成CPU、程序和数据存储器，还配有操作系统，如手机的SIM卡和信用卡等。
（2）按照使用方式分类：
接触式IC卡，使用需要读卡器，如电话卡；
非接触式IC卡，无需电源和免接触，如身份验证卡。
IC卡的用途：
电子证件，比如身份证、图书证、游泳证、医疗证、住房卡；
电子钱包，比如电话卡、公交卡、食堂卡、加油卡。
7.通信技术概述
（1）通信系统的任务
①现代通信：
使用电波或光波传递信息，比如电报、电话、传真；
使用书、报、杂志、磁带和光盘不属于现代通信。
②通信系统的组成三要素：
信源（信息的发送者）、信宿（信息的接收者）和信道（信息的传输通道）。
③实现远距离传输信息（使用调制解调技术）：
模拟信号调制方法，幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）；
数字信号调制方法，幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）。
④实现低成本传输信息（使用多路复用技术）：
时分多路复用（TDM），各个终端设备以事先规定的顺序轮流使用同一个传输线路传输数据；
频分多路复用（FDM），在同一传输线路上进传输经过调制不同频率的载波信号。
；
码分多路复用（CDM），所有移动站点（例如手机）在整个频段上进行传输，多路信号同时传输时采用不同的编码原理加以区分；
波分多路复用（WDM）：
在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波。
⑤衡量数据传输快慢：
信道带宽，信号的最高频率减去最低频率（模拟信号）或者一个信号允许的最大数据传输速率（数字信号）；
数据传输速率，单位时间内传输二进制代码有效位数，单位：
比特/秒（bps）和千比特/秒（kbps），其中1kbps＝1000bps。
（2）通信系统分类
①模拟通信系统：
比如有线载波电话、无线电广播和模拟电视；
结构简单、成本低、信道利用率高，但抗干扰能力差，信号易失真。
②数字通信系统：
比如计算机之间的通信、数字电视和数字电话；
抗干扰能力强，不积累噪声，可长距离、高质量传输，易加密、通信更安全，易集成和微型化，功耗低，但成本高，信道利用率低。
（3）光纤通信和无线通信
①传输介质：
双绞线，传输有效距离在100米左右，成本比较低，适用于计算机局域网和固定电话本地回路；
同轴电缆，基带同轴电缆（50欧姆）在计算机局域网中使用，有效距离为200~500米，宽带同轴电缆（75欧姆）主要用于传输有线电视信号；
②光纤通信：
单模光纤传输距离远、速率高（100km距离时速率为10Gbps），用于远距离通信；
多模光纤传输距离近、速率低（1km距离为1Gbps），用于局域网；
光纤具有大容量、数字传输优点，不受高压线和雷电电磁感应影响，抗辐射能力强，不漏光保密性强，重量轻便于运输和铺设，传输损耗小便于长距离通信。
③无线通信：
通过无线电波远距离传输模拟或数字信息，主要有微波通信、卫星通信和移动通信；
建设费用低，抗灾能力强，容量大，传输方便，但容易被窃听和受到干扰。
④移动通信：
移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户之间进行的通信，它包括寻呼系统，蜂窝移动电话（俗称手机），集群调度，无绳电话和卫星系统，这里所说的通信，不仅指双方的通话，还包括数据、传真、图象等通信业务；
由移动台、基站和移动电话交换中心等组成，每个基站的有效区域既相互分割，又彼此有所交叠，整个移动通信网就像是蜂窝，所以也称为“蜂窝式移动通信”；
第一代移动通信系统1G（蜂窝式模拟移动通信系统，传输模拟信号，使用频段800/900MHz），第二代移动通信系统2G（蜂窝式数字移动通信系统，传输数字信号，使用频段900MHz～1800MHz），标准主要有美国的IS-54、日本的JDC和我们国家使用的全球通GSM，其中数据业务主要有GPRS，可以于因特网传送数据。
8．数字技术基础
（1）比特性质
①比特（bit）是计算机和其他数字系统处理、存储和传输信息的最小单位，可以表示数值、文字、图像、声音和视频信息；
一般用b表示，稍大一些的数字信息计量单位是“字节”（byte），用大写字母“B”表示，一个字节包含8个比特，即1B＝8b。
②比特的取值只有“0”和“1”两种，不是数量上的概念，没有大小之分，而是表示两种不同的状态。
③逻辑运算：
逻辑加（“或”，“OR”表示），只要有一个条件为1，结果就为1；
逻辑乘（“与”，“AND”表示），只有两个条件都为1，结果才为1；
取反（“非”，用“NOT”表示），“1”取反后是“0”，“0”取反后是“1”。
④存储二进位信息使用触发器（寄存器）和电容器（半导体存储器），但断电后信息会丢失；
磁盘和光盘可以长期存储信息；
存储容量使用KB（1024B）、MB（1024*1024B）和GB（1024×
1024*1024B）；
比特信息的传输速率表示单位时间（每秒）传输信息的位数，常用单位有比特/秒（bps）、千比特/秒（1kbps＝1000bps）、兆比特/秒（1Mbps＝1000kbps）和千兆比特/秒（1Gbps＝1000Mbps）
（2）数制转换
①数制表示：
S=Kn*Rn+Kn-1*Rn-1+……+K1*R1+K0*R0+K-1*R-1+K-2*R-2+……+K-m*R-m
K表示位值，R表示基数；
如果R为2表示二进制数，K值为0～1；
如果R为10表示十进制数，K值为0～9，其他依此类推。
②二进制数→十进制数：
位值乘对应的位权值，然后累加求和。
八、十六进制数转换到十进制数，与二进制数类似。
③十进制数→二进制数
整数部分：
除2逆序取余数，直到商为0；
余数排列，由下到上；
小数部分：
乘2顺序取整，直到积为0；
整数排列，由上到下。
十进制数转换成八、十六进制数，与二进制数类似
④二进制数→八进制数
从右向左，每3位二进制数用1位八进制数表示，不足最高位补0；
从左向右，每3位二进制数用1位八进制数表示，不足最低位补0。
二进制数→十六进制数，与此类似。
八、十六进制数→二进制数，分别是1位转换成3位和4位，最高位为0去0，最低位为0去0。
（3）整数和实数表示
①计算机中的整数分为不带符号的整数（用自然数表示）和带符号的整数（表示正整数和负整数）。
计算机中用固定长度的二进制数表示整数，用8位二进制数表示自然数的取值范围是0～255，使用16位二进制数表示自然数的取值范围是0～65535；
用8位二进制数表示正负整数的时候，最高位表示正负号，0表示正数，1表示负数，所以取值范围是-127～127。
②为了与算术运算法则统一，负整数在计算机内不采用“原码”表示而采用“补码”表示。
正数的“补码”与“原码”相同；
负数的“补码”由负数的“原码”取反（除符号位不变）后再加1得到。
所以，用8位二进制数表示正负整数（补码）的时候，取值范围是-128～127。
③任意一个实数在计算机内部使用“指数”（“阶码”）和“尾数”表示，可以使用32位或64位表示，其中分别表示阶码和阶符、尾数和微符。
（二）计算机组成原理
1.计算机的发展、组成与分类
（1）计算机发展的四个阶段
计算机硬件的发展受到电子元器件等硬件的影响，所以人们按照计算机所使用的电子元器件硬件为划分标准。
①第1代，20世纪40年代中期～50年代末期，CPU采用电子管，使用机器语言和汇编语言编写程序，主要应用在科学和工程计算；
②第2代，20世纪50年代中后期～60年代中期，CPU采用晶体管，开始使用Fortran等高级程序设计语言，开始广泛应用于数据处理领域；
③第3代，20世纪60年代中期～70年代初期，CPU采用大规模集成电路，开始使用操作系统和数据库管理系统，应用到数据处理和工业控制等领域；
④第4代，20世纪70年代中期以来，CPU采用超大规模集成电路，开始广泛使用软件开发工具和平台以及分布式计算机软件，家庭和个人开始使用计算机。
计算机的应用模式，在20世纪50年代到70年代，主要依赖“集中计算模式”（针对大型计算机）；
20世纪80年代，主要表现为“分散计算模式“（出现个人计算机）；
20世纪90年代以后，进入”网络计算模式“。
（2）计算机的组成
①”主机”：
CPU（中央处理器，实现并行处理，使用多个CPU实现超高速计算）、内存储器（直接与CPU连接，存取速度快而容量相对较小）和总线（包括CPU总线〔连接CPU和内存〕和I/O总线〔连接内存和I/O设备〕）；
②外设：
输入/输出设备和外存储器（长期存放数据，存取速度慢，容量相对很大）
（3）计算机的分类
①巨型计算机：
运算速度达到每秒数万亿次；
②大型计算机：
企业或政府服务器
③小型计算机：
部门服务器
④个人计算机：
台式机和便携机，还有一种特殊的个人机，工作站（工程与产品设计）。
2.CPU的结构与原理
（1）CPU的工作原理和组成
①工作原理：
存储程序控制，程序与要处理的数据都使用二进位表示，预先存放在存储器中；
程序运行时，CPU从内存中一条一条地取出指令和相应的数据，按指令操作码的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止。
②组成：
寄存器组，用来临时存放参加运算的数据和运算得到的中间结果；
运算器，也称为算术逻辑部件（ALU），一般包含多个，分别负责完成不同的运算任务；
控制器，其中的指令计数器存放CPU正在执行的指令地址，指令寄存器用来保存当前正在执行的指令。
（2）指令与指令系统
①指令含义：
构成程序的基本单位，用来规定计算机执行什么操作；
指令包含操作码（指出计算机应该执行何种操作）和操作数地址（指令所操作的数据或数据所在位置，个数由操作码决定）。
②指令系统：
每一种CPU都有它自己独特的一组指令；
为了解决软件兼容性问题，通常采用“向下兼容方式”开发新处理器，在新处理器中保留老处理器的所有指令，同时扩充功能更强的新指令；
不同公司生产的CPU各有自己的指令系统，它们未必相互兼容。
（3）CPU的性能指标
①字长：
CPU中一次能进行二进制正数运算的位数，目前个人计算机使用32位处理器，逐步在向64位处理器过渡；
②主频（CPU工作频率）：
一般主频越高，处理速度越快；
③CPU总线速度：
由前端总线工作频率FSB和数据线宽度决定，目前PC机的FSB有800MHZ；
④高速缓存（Cache）：
容量越大，级数越多，效果越明显；
⑤逻辑结构：
目前CPU开始双核心处理器和流水线结构。
CPU运算速速指标主要有MIPS（百万条定点指令/秒）、MFLOPS（百万条浮点指令/秒）和TFLOPS（万亿条浮点指令/秒）
3.PC机主机
（1）主板
①主板集中安装所有的电子电子器件、电路与连接件，并且使这些设备能够有序地工作；
通常安装CPU插座、存储器插座，电源连接器、软驱、硬盘和光盘连接器，显卡AGP插槽、PCI总线插槽（一般为白色）、各种I/O接口，还有芯片组（北桥芯片和南桥芯片）、BIOSROM芯片和CMOSRAM芯片。
②芯片组：
作用是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽；
北桥芯片，存储器控制功能和连接CPU、存储器、显卡、南桥芯片；
南桥芯片，多种I/O设备的控制功能，I/O总线（PCI总线）功能，提供了各种I/O接口。
③BIOSROM芯片：
文名为“基本输入/输出系统”，它是存放在主板上只读存储器（ROM）芯片中的一组机器语言程序；
主要功能是诊断计算机故障、启动计算机工作和控制基本的输入输出操作，比如键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等；
包含的程序，加电自检程序，系统自举程序，CMOS设置程序，基本外围设备驱动程序。
④CMOS存储器：
存放系统的基本参数（日期、时间、口令等）；
由电池供电，即使计算机关机后也不会丢失所存储的信息。
（2）内存储器
①存储器的层次结构：
存取速度较快的存储器成本较高，速速较慢的存储器成本较低；
寄存器的存取时间为1ns，Cache存储器为2ns，主存储器为10ns，外存储器为10ms。
②分类：
内存储器由半导体集成电路组成，分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）；
RAM又分为SRAM（静态随机存取存储器，用作高速缓存Cache）和DRAM（动态随机存取存储器，主要用作主存储器）；
而只读存储器ROM分为不可在线改写内容ROM和FlashROM（快擦除ROM，主要用作BIOS、图形卡和数码相机、优盘等）
③主存储器：
CPU可直接访问，用于存放供CPU处理的指令和数据；
以字节为单位进行连续编址，每个存储单元为1个字节（8个二进位）；
存储容量：
主存储器中所包含的存储单元的总数（单位：
MB或GB）；
主存储器由若干内存条组成，目前流行的是DDR和DDR2内存条，均采用双列直插式（DIMM内存条），其触点分布在内存条的两面。
（3）I/O总线与I/0接口
①I/O操作的特点：
与CPU数据处理并行进行，需要I/O总线；
可以增减和更新I/O设备，需要I/O接口。
②I/O总线：
包含三类信号，数据信号、地址信号和控制信号；
总线带宽（MB/S）=（数据线宽度/8）×
总线工作频率（MHz）×
每个总线周期的传输次数；
PCI总线（1991年开始使用），数据线宽度为32位时传输速率为133MB/s，数据线宽度为64位时传输速率为266MB/s；
PCI-E总线，基于串行传输原理。
③I/O设备接口：
分成串行和并行总线，总线式和独占式总线；
USB接口是通用串行总线接口，USB1.1速率为1.5MB/s，USB2.0速率为60MB/s，与USB1.1保持兼容，支持热插拔，最多可连接127个设备；
IEEE-1394接口，又称为Firewire接口，最高速率为100MB/s，最多可以连接63个设备。
4.常用输入设备
（1）键盘
①布局排列：
一般按矩形排列，包括数字键、字母键、符号键、运算键以及若干功能键，台式PC机普遍采用104键键盘；
根据实际需要，又增加了电源控制键、多媒体控制键和因特网控制键。
②电容式键盘：
无磨损和接触不良问题，耐久性、灵敏度和稳定性都比较好，击键声音小，手感较好，寿命较长。
③与主机的接口：
一般采用AT接口或PS/2接口，现在使用USB接口。
（2）鼠标
①光电式鼠标（当前流行）：
包括左键、右键和滚轮，还有微处理器；
工作速度快，准确性和灵敏度高，没有机械磨损，不需要鼠标垫。
②连接到主机的接口：
RS－232串行口（9针D形）、PS/2接口（6针圆形）、USB接口和无线鼠标。
③不同形式的鼠标：
轨迹球、指点杆和触摸板（笔记本电脑），操纵杆和触摸屏
（3）笔输入设备：
个人数字助理（PDA）、手持式计算机（HPC），兼有鼠标、键盘及写字笔。
（4）扫描仪
①类型：
平板式扫描仪，主要扫描反射式稿件，适用范围较广；
滚筒式和胶片专用扫描仪，多用于专业印刷排版领域；
手持式扫描仪，只适用于扫描较小的图件。
②性能指标：
分辨率（dpi），反映了扫描仪扫描图像的清晰程度，用每英寸生成的像素数目（dpi）来表示；
色彩位数（色彩深度），位数越多，扫描仪所能反映的色彩就越丰富，扫描的图象效果也越真实；
扫描幅面，指容许原稿的最大尺寸。
例如：
A4幅面,A3幅面；
与主机的接口类型，比如SCSI、USB、1394接口等
（5）数码相机
①作用：
不需要胶卷和暗房，能直接将数字形式的照片输入电脑进行处理，或通过打印机打印出来，或与电视机连接进行观看。
②成像芯片：
CCD或CMOS，图像处理和数据压缩采用JPEG标准。
③主要性能指标：
CCD像素数目，决定数字图像能够达到的最高分辨率，200万像素（1600×
1200）；
存储器容量，保存CCD成像并转换后得到的数字图像的数据大小，存储设备有SM卡（SmartMedia卡）、CF卡（CompactFlash卡）、MemoryStick（记忆棒）和SD（miniSD）卡。
5.常用输出设备
（1）显示器与显卡
①显示器的组成与分类：
计算机显示器由显示器和显示控制器组成；
显示器包括CRT显示器和液晶显示器。
②LCD特点：
工作电压低，没有辐射危害，功耗小，不闪烁，体积轻薄，易于实现大画面和全色显示，适用于大规模集成电路。
③主要性能参数：
显示屏尺寸，以对角线长度度量；
屏幕横向与纵向的比例，普通屏：
4∶3，宽屏：
16∶9；
显示分辨率，整屏可显示像素的最大数目，分辨率越高,图像越清晰，用水平像素个数×
垂直像素个数表示，例如1600×
1200，1280×
1024,1024×
768等；
画面刷新速率，画面每秒钟更新的次数,通常速率越高图像稳定性越好；
像素的颜色数目，一个像素可以显示出的颜色数量，由表示一个像素颜色编码的二进制数的位数决定。
④显示控制器（显卡）：
由显示控制电路、绘图处理器（GPU，主要厂商nVIDIA公司和ATI公司）、显示存储器（16MB，32MB，1GB等）和接口电路（AGP接口与主存连接，视频输出接口有VGA接口、DVI接口和S-Video接口）。
（2）打印机
①针式打印机：
有9针、16针和24针，耗材成本低，能多层套打，适合于存折和票据打印；
②激光打印机：
多半使用并行接口或USB接口，高速激光打印机使用SCSI接口；
分为黑白和彩色两种，彩色激光打印机价格较高，适合专业用户。
③喷墨打印机：
能输出彩色图像；
可以打印近似全彩色图像，经济，打印效果好，低噪音，使用低电压，环保，但墨水成本高，消耗快。
④主要性能指标：
打印精度（分辨率），用每英寸多少点（像素）表示，单位：
dpi，一般产品为400dpi、600dpi、800dpi，高的甚至达到1000dpi以上；
打印速度（ppm每分钟打印页数）；
色彩表现能力（彩色数目），采用青、黄、洋红和黑四色墨盒；
幅面大小：
A3，A4等；
与主机的接口：
并行口、SCSI口、USB接口。
6.外存储器
（1）软盘存储器
①存储容量=28018512=1.44MB
1M=1000K，1K=1024
（2）硬盘存储器
①组成：
磁盘片（存储介质）、主轴与主轴电机、移动臂和磁头和控制电路
全部密封于一个盒状装置内。
②存贮容量=磁头数（记录面）*柱面数（磁道）*扇区数（区）*512字节
③接口：
PC机主要使用并行IDE接口，采用ATA100（传输速率为100MB/s）和ATA133（传输速率为133MB/s）；
现在推出串行ATA接口（SATA接口），传输速率为150MB/s到300MB/s。
④平均存取时间=寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间
寻道时间——磁头寻找到指定磁道所需时间（大约5ms）；
旋转等待时间——指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间（大约4～6ms）（转速：
4200/5400/7200/10000rpm）；
数据传输时间——（大约0.01ms/扇区）。
⑤性能指标：
容量：
以GB为单位，目前硬盘单碟容量约为40～100GB；
平均存取时间：
在几ms～几十ms之间，由硬盘的旋转速度、磁头寻道时间和数据传输速率所决定；
缓存容量：
原则上越大越好，通常为2MB～8MB；
外部传输速率指主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，与采用的接口类型有关，内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传输速率越快。
（3）光盘存储器
①优点和缺点：
优点是成本低，存储密度高，容量大，可靠性高，不易受损，耐用，易于长期保存数据；
缺点是读出速度和数据传输速度比硬盘慢得多。
②类型：
CD光盘存储器和DVD光盘存储器；
又可分为只读光盘、可记录光盘和可改写光盘。
③CD-ROM光盘片，单倍速率为150KB/s，目前主流为50X，存储容量为600MB~700MB，只能读出盘中的信息；
CD-R光盘片，只能写一次数据，使用介质分为绿盘、金盘（酞箐染料，使用寿命超过100年）和蓝盘；
CD-RW光盘片，使用可反复读写1000次以上。
④DVD盘片：
数字多用途光盘，存储容量最大可达17GB；
盘片分类与CD光盘类似；
COMBO光驱，CD-RW刻录机和DVD-ROM组合在一起。
（三）chap03计算机软件
1.计算机软件概述
（1）什么是计算机软件
①程序含义：
告诉计算机做什么和如何做的一组指令，这些指令都是计算机所能够理解并能执行的一些命令。
②软件含义：
程序以及与程序相关的数据和文档。
（2）计算机软件特性
（3）计算机软件分类
①系统软件：
操作系统（OS）、数据库管理系统（DBMS）、程序设计语言处理系统、常用实用程序（如磁盘清理程序、备份程序）和基本输
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